MAKALAHPEMBENTUKAN PANAS PADA

LOGAM

Disusun Oleh :1. Muhamad Ardi Santoso (09.04.2.1.1.00090)2. Mohammad maksum (09.04.2.1.1.00098)3. Randi Ardiantino (09.04.211.00072)4. Ferdian Dwi Pramulyo (09.04.211.00066)5. Khamdani Zudi K (09.04.211.00054)6. Auwab Muzakki (09.04.211.00001)7. Agus Sutrisno (09.04.211.00073 ) 8. Erviana Agustin (09.04.211.00007)9. Tutus Mardiana (09.04.211.00081)10. Mochammad Bahruddin (09.04.211.00099)

Teknik IndustriFakultas Teknik

Universitas Trunojoyo Madura2009/2010

BAB I

PENDAHULUAN

Ingot (proses penuangan cairan besi menjadi bentuk padatan) baja. masih

memerlukan pengerjaan lebih lanjut untuk membentuknya menjadi benda yang

bermanfaat .Bila ingot lebih dingin, proses pembentukan secara mekanis

menjadi batang, baik melalui proses penempaan, pres atau tekan, giling atau

ekstuksi. Untuk menghilangkan pengaruh negatif akibat pengerjaan pada suhu

tinggi, kebanyakan logam ferrous dibentuk lebih lanjut dengan pengerjaan

dingin atau penyelesaian dingin agar diperoleh permukaan yang halus, ketepatan

dimensi dan peningkatan sifat mekanik.

Dua jenis pengerjaan mekanik dimana logam mengalami deformasi plastik

dan perubahan bentuk adalah pengerjaan panas dan pengerjaan dingin. Pada

pengerjaan panas, gaya deformasi yang diperlukan adalah lebih rendah dan

perubahan sifat mekanik tidak seberapa. Pada pengerjaan dingin, diperlukan

gaya yang lebih besar, akan tetapi kekuatan logam tersebut akan meningkat

dengan cukup berarti .

Suhu rekristalisasi logam menentukan batas antara pengerjaan panas dan

dingin .Pengerjaan panas logam dilakukan di atas suhu rekristalisasi atau di atas

daerah pengerasan kerja. Pengerjaan dingin dilakukan di bawah suhu

rekristalisasi baja berkisar antara 500°C dan 700°C. Tidak ada gejala pengerasan

kerja diatas suhu rekristalisasi. Pengerasan kerja baru mulai terjadi ketika limit

bawah daerah rekristalisasi dicapai.

Selama operasi pengerjaan panas, logam berada dalam keadaan plastik dan

muda dibentuk oleh tekanan . pengerjaan panas mempunyai keuntungan-

keuntungan sebagai berikut:

1.Porositas dalam logam dapat dikurangi. Batangan [ingot] setelah dicor

umumnya mengandung banyak lubang-lubang tersebut tertekan dan dapat

hilang oleh karena pengaruh tekanan kerja yang tinggi

2.Ketidakmurnianan dalam bentuk inklusi terpecah-pecah dan tersebar dalam

logam.

3. Butir yang kasar dan butir berbentuk kolum diperhalus. Hal ini berlangsung

di daerah rekristalisasi.

4.Sifat-sifat fisik meningkat, disebabkan oleh karena penghalusan butir.

Keuletan dalam logam meningkat.

5. Jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah bentuk baja dalam keadaan

panas jauh lebih rendah dibandingkan dengan energi yang dibutuhkan untuk

pengerjaan dingin.

Segi negatif proses pengerjaan panas tidak dapat diabaikan. Pada suhu

yang tinggi terjadi oksidasi dan pembentukan kerak pada permukaan logam

sehingga penyelesaian permukaan tidak bagus. Alat peralatan pengerjaan panas

dan biaya pemeliharaannya tinggi, namun prosesnya masih jauh lebih ekonomis

dibandingkan dengan pengerjaan logam pada suhu rendah.

BAB II

PENJELASAN

Proses utama pengerjaan panas logam adalah :

A. Pengerolan [rolling]

B. Penempaan [forging]

a) . Penempaan palu

b) . Penempaan timpa

c) . penempaan upset

d) . penempaan tekan/ penempaan pres

e) . penempaan rol

f) . Penempaan dingin

C. Ekstrusi

D. Pembuatan pipa dan tabung

E. Penarikan

F. Pemutaran panas

G. Cara khusus

A. Pengerolan

Batang baja yang tidak dilebur kembali dan dituang dalam cetakan diubah

bentuknya dalam dua tahap :

1. Pengerolan baja menjadi barang setengah jadi: bloom, bilet, slab.

2. Pemrosesan selanjutnya dari bloom, bilet, slab menjadi pelat, lembaran,

batangan, bentuk profil atau lembaran tiffs [foil].

Baja didiamkan dalam cetakan ingot hingga proses solidipikasi lengkap,

kemudian dikeluarkan dari cetakan. Selagi panas, ingot dimasukan dalam

dapur gas yang disebut pit rendam dan dibiarkan sampai mencapai suhu kerja

merata sekitar 1200 °C. Ingot kemudian dibawa ke mesin pengerolan dimana

ingot dibentuk menjadi bentuk setengah jadi seperti bloom, bilet, slab. Bloom

mempunyai ukuran minimal 150x150 mm. Bilet lebih kecil daripada bolm dan

mempunyai ukuran persegi, ukuran mulai dari 40x40mm sampai 150x150 mm.

Bloom atau bilet dapat digiling menjadi slab yang mempunyai lebar minimal

250 mm dan tebal minimal 40 mm. Lebar selalu tiga (atau lebih) kali tebal,

dengan ukuran maksimal 1500 mm. Pelat, skelp dan setrip tipis digiling dari

slab.

Salah satu efek dari operasi pengerjaan panas pengerolan ialah penghalusan

butir yang disebabkan rekristalisasi. Hal ini dapat dilihat pada gamar 1 Struktur

yang kasar, kembali menjadi struktur memanjang akibat pengaruh

penggilingan. Karena suhu yang tinggi, rekristalisasi terjadi dan butir halus

mulai terbentuk. Butir-butir tersebut tumbuh dengan cepat sampai limit bawah

suhu rekristalisasi tercapai.

Gambar 1. Pengaruh pengerolan panas pada bentuk dan besar butir.

Busur AB dan A’B’ merupakan daerah kontak dengan rol. Aksi jepit pada

benda kerja diatasi oleh gaya gesek pada daerah kontak dan logam tertarik

diantara rol. Logam keluar dari rol dengan kecepatan yang lebih tinggi

dibandingkan dengan kecepatan masuk.

Pada titik antara A dan B kecepatan logam sama dengan kecepatan keliling

rol. Ketebalan mengalami deformasi terbanyak sedangkan lebar hanya

bertambah sedikit. Keseragaman suhu sangan penting pada semua operasi

pengerolan karena hal tersebut berpengaruh atas aliran logam dan plastisitas.

Pengerolan primer dilakukan dalam mesin rol bolak-balik bertingkat dua

atau mesin rol kontinyu bertingkat tiga. Pada mesin bolak-balik bertingkat dua

seperti gambar 2A lembaran logam bergerak diantara rol, yang kemudian

dihentikan dan dibalik arahnya dan operasi tersebut diulang lagi. Pada interval

tertentu logam diputar 90 derajat agar penampang uniform dan butir-butir

merata dalam logam tersebut. Diperlukan sekitar 30 pas untuk mengurangi

penampang ingot yang besar menjadi bloom (150 X 150 mm minimal). Pada

rol atas maupun bawah terdapat alur sehingga memungkinkan reduksi luas

penampang dalam berbagai ukuran. Mesin rol bertingkat dua adalah mesin

serbaguna karena dapat diatur kemampuannya sesuai dengan ukuran batangan

dan laju reduksi. Hanya ukuran panjang batangan yang dapat dirol tebatas dan

pada setiap siklus pembalikan gaya kelembaman harus diatasi. Kerugian ini

diatasi pada mesin rol bertingkat tiga, gambar 2.C, namun disini diperlukan

adanya mekanisme elevasi. Selain ini terdapat sedikit kesulitan dalam

mengatur kecepatan nol, mesin rol bertingkat tiga lebih murah dan mempunyai

keluaran lebih tinggi dibandingkan dengan mesin bolak-balik.

Pada gambar 3 terlihat jumlah pas dan urutan reduksi penampang sebuah bilet

berukuran 100 X 100 mm menjadi batang bulat.

B. Penempaan

a) Penempaan palu

Pada proses penempaan logam yang dipanaskan ditimpa dengan mesin

tempa uap diantara perkakas tangan atau die datar. Penempaan tangan yang

dilakukan oleh pandai besi merupakan cara penempaan tertua yang dikenal.

Pada proses ii tidak dapat diperoleh ketelitian yang tinggi dan tidak dapat

pula dikerjakan pada benda kerja yang rumit. Berat benda tempa berkisar

antara beberapa kilogram sampai 90 Mg.

Gambar 3. Diagram yang menggambarkan jumlah pas dan urutan mereduksi

penampang bilet 100 x 100 mm menjadi batang bulat.

Mesin tempa ringan mempunyai rangka terbuka atau rangka sedehana,

sedang rangka ganda digunakan untuk benda tempa yang lebih besar dan

berat. Pada gambar 4 dapat dilihat mesin tempa uap.

b) Penempaaan timpa

Perbedaan penempaan palu dan penempaan timpa terletak pada jenis die

yang digunakan. Penempaan timpa menggunakan die tertutup, dan benda

kerja terbentuk akibat impak atau tekanan, memaksa logam panas yang

plastis, dan mengisi bentuk die. Prinsip kerjanya dapat dilihat pada gambar 5.

Pada operasi ini ada aliran logam dalam die yang disebabkan oleh timpaan

yang bertubi-tubi. Untuk mengatur aliran logam selama timpaan, operasi ini

dibagi atas beberapa langkah. Setiap langkah merubah bentuk kerja secara

bertahap, dengan demikian aliran logam dapat diatur sampai terbentuk benda

kerja.

Gambar 4. Mesin tempa uap dengan rangka terbuka.

Suhu tempa untuk baja 1100° - 1250°C, tembaga dan paduannya: 750-

925°C, magnesium: 370-450°C benda tempa dengan die tertutup mempunyai

berat mulai dari beberapa gram sampai 10 Mg.

Gambar 5. Penempaan timpa dengan die tertutup.

Dikenal dua jenis mesin penempaan timpa yaitu: palu uap dan palu

gravitasi. Pada palu uap pembenturan tekanan impak terjadi akibat gaya palu

dan die ketika mengenai die bawah tetap. Pada gambar 6. terlihat palu piston.

Untuk mengangkat palu digunakan udara atau uap. Dapat diatur tinggi

jatuhnya dengan program, oleh karena itu dapat dihasilkan benda kerja yang

lebih uniform. Palu piston dibuat dengan kapasitas mulai dari berat palu 225

Kg sampai 4500 kg. Palu piston banyak digunakan di industri perkakas

tangan, gunting, sendok, garpu, suku cadang, dan bagian pesawat terbang.

Palu tempa impak seperti gambar 7 terdiri dari dua silinder yang

berhadapan dalam bidang horisontal, yang menekan impeler dan die. Bahan

diletakkan pada bidang impak dimana kedua bagian die bertemu. Deformasi

dalam bahan menyerap energi. Pada proses ini bahan mengalami deformasi

yang sama pada kedua sisinya; waktu kontak antara bahan dan die lebih

singkat, energi yang dibutuhkan lebih sedikit dibandingkan dengan proses

tempa lainnya dan benda dipegang secara mekanik.

Setelah selesai, semua benda tempa rata-rata tertutup oleh kerak harus

dibersihkan. Hal ini dapat dilakukan dengan mencelupkannya dalam asam,

penumbuhan peluru atau tumbling, tergantung pada ukuran dan komposisi

benda tempa Bila selama penempaan terjadi distrosi, operasi pelurusan atau

menempatkan ukuran dapat dilakukan .

Keuntungan dari operasi penempaan ialah struktur kristal yang halus dari

logam, tertutup lubang-lubang, waktu pemesinan yang meningkatnya sifat-

sifat fisis. Baja karbon, baja paduan besi tempa, tembaga paduan aluminium

dan paduan magnesium dapat ditempa. Kerugian ialah timbulnya inklusi

kerak dan mahalnya die sehingga tidak ekonomis untuk membentuk benda

dalam jumlah yang kecil.

Gambar 6. Palu piston.

Gambar 7. Mesin tempa impak.

Penempan dengan die tertutup mempunyai beberapa kelebihan

dibandingkan dengan penempaan dengan die terbuka, antara lain penggunaan

bahan yang lebih ketat, kapasitas produksi yang lebih tinggi dan tidak

diperlukannya keahlian khusus.

c) Penempaan Tekan

Pada penempaan tekan, deformasi plastik logam melalui penekanan

berlangsung dengan lambat, yang berbeda dengan impak palu yang

berlangsung dengan cepat. Mesin tekan vertikal dapat digerakkan secara

mekanik atau hidrolik. Pres mekanik yang agak lebih cepat dapat

menghasilkan antara 4 dan 90 MN (Mega Newton). Tekanan yang diperlukan

untuk membentuk baja suhu tempa bervariasi antara 20-190 MPa (Mega

Pascal). Tekanan dihitung terhadap penampang benda tempa pada garis

pemisah die.

Untuk mesin tekan kecil digunakan die tertutup dan hanya diperlukan satu

langkah pembentur untuk penempaan. Tekanan maksimum terjadi pada akhir

langkah yang memaksa membentuk logam.

Pada penempaan tekan pada sebagian besar energi dapat diserap oleh

benda kerja sedang pada tempa palu sebagian energi diteruskan ke mesin dan

pondasi. Reduksi dan benda kerja jauh lebih cepat, oleh karena itu biaya

operasi lebih rendah. Banyak bagian dengan bentuk yang tak teratur dan

rumit dapat ditempa secara lebih ekonomis dengan proses temap timpa.

d) Penempaan Upset

Pada penempaan upset batang berpenampaan rata dijepit dalam die dan

ujung yang dipanaskan ditekan sehingga mengalami perubahan bentuk seperti

terlihat pada gambar 8. Panjang benda upset 2 atau 3 kali diameter batang,

bila tidak benda kerja akan bengkok. Pelubangan progresif sering dilakukan

pada penempaan upset seperti untuk membuat selongsong peluru artileri atau

silinder mesin radial.

Gambar 8. Penempaan upset.

Urutan operasi untuk menghasilkan benda berbentuk silinder bisa dilihat

pada gambar 9. Potongan bahan bulat dengan panjang tertentu dipanaskan

sampai suhu tempa, kemudian bahan ditekan secara progresif untuk

melobanginya sehingga diperoleh bentuk tabung.

Gambar 9. Urutan operasi penempaan silinder menggunakan mesin tempa upset.

e) Penempaan Rol

Batang bulat yang pendek dikecilkan penempangannya atau dibentuk tirus

dengan mesin tempat rol. Bentuk mesin rol terlihat pada gambar 10 dimana

rol tidak bulat sepenuhnya, akan tetapi dipotong 25-75°% untuk

memungkinkan bahan tebuk masuk diantara rol. Bagian yang bulat diberi alur

sesuai dengan bentuk yang dihendakinya. Bila rol dalam berada dalam posisi

terbuka, operator menempatkan batang yang dipanaskan di antara rol. Ketika

rol berputar, batang dijepit oleh alur rol dan didorong ke arah operator. Bila

rol terbuka, batang didorong kembali dan digiling lagi, atau dipindahkan

keluar berikutnya untuk lengkap pembentukan selanjutnya.

Untuk mengerol roda, ban logam dan benda-benda serupa lainnya

diperlukan mesin rol yang agak berbeda. Pada gambar 11 terlihat proses

untuk mengerol roda. Bila roda berputar diamer berangsur-angsur bertambah

sedang pelat dan rim makin tipis. Roda dirol sampai mencapai diameter

sesuai dengan ukuran kemudian dipindahkan ke mesin pres lainnya untuk

proses pembentukan akhir.

Gambar 10. Prinsip penempaan rol

Gambar 11. Pembutan roda dengan proses penempaan rol panas.

C. EKSTRUSI

Ekstrusi merupakan proses dengan deformasi atau perubahan bentuk yang

tinggi dan dapat membuat penampang dengan panjang hingga 150 m. Jenis

produk ekstrusi : batang, pipa, profil tertentu, patron kuningan, kabel

berselongsong timah hitam. Logam timah hitam dan timah putih, serta

aluminium dapat diekstrusi dalam keadaan dingin, sedang untuk logam lain

harus dipanaskan terlebih dahulu. Ekstrusi logam menggunakan pres type

horisontal dan dijalankan secara hidrolik. Kecepatan tekan bergantung pada

suhu dan bahan, mulai dari beberapa meter permenit sampai 275 m/ menit.

Keuntungan dari ekstrusi :

• membuat berbagai jenis bentuk berkekuatan tinggi

• ketepatan ukuran

• penyelesaian permukaan yang baik pada kecepatan produksi yang tinggi

• harga die yang relatif rendah

D. PEMBUATAN PIPA DAN TABUNG

Pipa dan tabung dapat dibuat dengan pengelasan tumpuk atau pengelasan

listrik lembaran yang dilengkungkan, penusukan tembus, dan ekstrusi.

Penusukan tembus dan ekstrusi digunakan untuk pembuatan pipa penyaluran

gas atau bahan kimia cair. Pipa las tumpu digunakan dalam bidang konstruksi,

tiang penyangga, saluran air, gas dan limbah. Pipa las listrik digunakan untuk

mengalirkan produk minyak bumi atau air.

Las Tumpuk

Tepi skelp yang berbentuk agak tirus dipanaskan, lalu skelp ditarik

melalui die atau diantara rol sehingga berbentuk silinder dengan tepinya

saling tertindih. Diantara rol terdapat mandril yang ukurannya sama dengan

diameter dalam pipa. Tepi-tepi dilas dengan tekanan antara rol dan mandril.

Pipa las tumpuk dibuat dengan ukuran diameter 50 sampai 400 mm.

(gambar 14.).

Gambar 14. Cara pembuatan pipa las tumbuk dari skelp

Pelubangan Tembus

Pada pembuatan pipa atau tabung tanpa kampuh, bilet baja silindris

bergerak diantara dua rol berbentuk konis yang berputar dalam arah yang

sama. Diantara kedua rol terdapat mandril yang akan melubangi pipa.

Mula – mula bilet dari lubang senter dipanaskan hingga mencapai

suhu tempa, kemudian ditampa masuk diantara kedua rol penembus yang

memaksa bilet berputar dan bergerak maju. Proses ini nantinya akan

menghasilkan lubang tengah yang besar sesuai dengan mandril. Setelah

keluar dari pelubang tembus, tabung yang berdinding tebal bergerak melalui

rol yang beralur sedang, ditengahnya terdapat mandril berbentuk sumbat

dan pipa bertambah panjang dan tipis sesuai dangan ukuran yang

diinginkan. Kemudian masuk ke mesin pelurus dan pengatur ketepatan

ukuran.

Proses ini dapat membuat tabung tanpa kampuh dengan diameter

hingga 150 mm. Untuk tabung yang berdiameter lebih dari 150 mm harus

melalui tahap pelubangan tembus kedua dan pelubangan tembus ganda.

Kecepatan produksi mesin pelubangan tembuis kontinu mencapai 390 m/

menit.

Proses rol putar untuk tabung tanpa kampuh yang besar.

Ekstruksi Tabung

Ekstrusi tabung merupakan bagian dari ekstrusi langsung, tetapi

menggunakan mandril untuk membuat lubang bagian dalam tabung. Bilet

diletakkan dalam die, mandril didorong melalui bilet dan ram mengekstrusi

logam melalui die disekeliling mandril. Kecepatan ekstrusi tabung sampai

180 m / menit, digunakan untuk tabung gas. Proses pembuatan ekstrusi

tabung ini bisa dilihat pada gambar 16.

Gambar 16. Ekstrusi tabung dari bilet yang dipanaskan.

E. Penarikan

Bloom panas dipasang pada mesin pres vertikal dan dibentuk menjadi

benda tempa berongga dengan alas tertutup, lalu benda tempa yang panas

kembali dimasukkan dalam pres vertikal dengan die yang semakin kecil.

Pelubang yang digerakkan secara hidrolis menekan silinder yang dipanaskan.

Untuk silinder berdinding tipis atau tabung pemanas dan penarikan perlu

diulang beberapa kali. Untuk ujung pipa tertutup harus dipotong dan dirol

kembali agar ukurannya tepat dan hasilnya baik, sedang ujung pipa terbuka

ditempa kembali agar membentuk leher silinder atau direduksi denga

pengelolaan panas.

Gambar 17. Penarikan silinder berdinding tebal dan bloom yang dipanaskan.

F. Pemutaran Panas

Proses ini dilakukan untuk membentuk pelat bulat yang tebal, besar,

mengecilkan, atau menutup ujung dari pipa. Proses ini menggunakan sejenis

mesin bubut dan diputar dengan cepat. Pembentukan dilakukan dengan

menekan alat yang tumpul pada permukaan benda kerja yang berputar. Logam

mengalami deformasi dan menyesuaikan bentuk dengan mandril. Setelah

proses berjalan gesekan menimbulkan panas yang dapat melunakan logam.

G. Penempaan Panas

Thermo – Forging menggunakan suhu kerja antara pengerjaan dingin

dan panas. Pada penempaan panas logam tidak akan mengalami perubahan

metalurgi dan tidak terdapat cacat-cacat yang biasa ditemui pada suhu tinggi.

Suhu logam, tekanan tempa, dan kecepatan tempa harus diatur dengan teliti

karena logam berada dibawah suhu rekristalisasi. Pada gambar 18 terlihat

gambar penampang suatu kepala sekrup sok. Kelihatan struktur serat yang

kontinyu, menunjukkan kekuatan yang tinggi.

Gambar 18. Kepala sekrup sok dibuat dengan proses Thermo-Forging.

BAB III

KESIMPULAN

Beberapa Proses utama pengerjaan panas logam antara lain :

A. Pengerolan [rolling]

B. Penempaan [forging]

Terdapat 5 jenis penempaan,yaitu :

a) Penempaan palu

b) Penempaan timpa

c) penempaan umset

d) penempaan tekan penempaan pres

e) penempaan rol

f) Penempaan dingin

C. Ekstrusi

D. Pembuatan pipa dan tabung

Terdapat 3 cara,yaitu :

1. Las tumpuk

2. Pelubangan tembus

3. Ekstruksi tabung

E. Penarikan

F. Pemutaran panas

G. Penempaan Panas

DAFTAR PUSTAKA

Daryus Asyari. Proses Produksi. Universitas Darma Persada: Jakarta 88